안구 후극의 코클린/SFRP1/CaMKII 축을 표적으로 삼아 비병적 근시 진행을 예방합니다.

커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 884(2023) 이 기사 인용

22 액세스

측정항목 세부정보

근시는 주요 공중 보건 문제입니다. 그러나 비병리성 근시의 경우 복잡한 병인과 정확한 목표가 없기 때문에 중재적 방법은 제한적입니다. 여기에서 우리는 기니피그 형태 박탈 근시(FDM)와 수정체 유발 근시(LIM) 모델에서 망막 광수용체와 망막 색소 상피 사이의 경계면에서 초기 개시, 표현형 상관관계, 코클린 단백질 상향 조절의 안정적인 유지를 보여줍니다. RPE)는 안구 후극 조직의 단백질체 분석에 의해 식별됩니다. 그런 다음 마이크로어레이 분석을 통해 코클린이 인간 RPE 세포에서 분비된 frizzled 관련 단백질 1(SFRP1) 유전자의 발현을 상향 조절한다는 사실이 밝혀졌습니다. 더욱이, SFRP-1은 세포내 Ca2+ 농도를 높이고 유인원 맥락막 혈관 내피 세포주에서 Ca2+/calmodulin 의존성 단백질 키나제 II(CaMKII) 신호 전달을 활성화하고 혈관 내피 세포 기능 장애를 유발합니다. 또한, 코클린 유전자의 유전적 녹다운과 SFRP1의 약리학적 차단은 감소된 맥락막 혈액 관류를 폐지하고 FDM 모델에서 근시 진행을 예방합니다. 종합적으로, 이 연구는 망막의 코클린, RPE의 SFRP1, 맥락막 혈관 내피 세포의 CaMKII를 포함할 수 있는 새로운 신호 전달 축을 확인하고 비병리적 근시의 병인에 기여하여 코클린과 SFRP1이 근시 중재 표적이 될 가능성을 시사합니다.

근시는 특히 어린이와 청소년에게 중요한 공중 보건 문제가 되었습니다. 아시아에서는 청소년 근시 유병률이 80~90%이며, 그 중 고도근시(HM, 굴절 이상 >−6.00 디옵터)가 10~20%를 차지합니다1. 더욱이, 2050년에는 전 세계 인구의 거의 50%가 근시로 고통받을 것으로 예상되며, 그 중 10%는 고도 근시입니다2. 효과적인 조절이 없으면 근시는 HM으로 빠르게 진행되어 안저에 돌이킬 수 없는 병리학적 병변을 일으킬 수 있습니다3. 이런 일이 발생하면 근시를 병적 근시(PM)라고 합니다. PM을 퇴치하기 위한 약물 및 수술 절차가 이용 가능하지만 PM 관련 병리의 비가역적 특성으로 인해 부분적으로 치료 효과가 불만족스럽습니다. 따라서 PM 환자는 심각한 시력 장애 또는 법적 실명으로 고통받습니다4. PM은 비병리성 근시에서 진행되고 대부분의 청소년 근시는 비병리성 근시에 속하므로5, 특히 성장 후 굴절 수술로 시력을 회복할 수 있는 어린이와 청소년의 경우 비병리성 근시의 진행을 늦추거나 중단시키기 위한 중재적 방법을 찾는 것이 중요합니다. 안저에 돌이킬 수 없는 병리가 형성되지 않은 경우. 그러나 안경착용6이나 각막교정렌즈7, 저선량 아트로핀 투여8, 레이저 기반 굴절수술9 등 현재 비병리학적 근시에 대한 중재적 치료법은 본질적으로 대증요법에 불과하며 부작용이 발생할 가능성이 있다. 이 시나리오는 근시 발병기전의 복잡성과 근시 개입을 위한 정확한 분자 표적이 현재 부족함을 나타냅니다.

근시 발생에 대해 제안된 망막 국소 제어10, 초점 흐림11, 공막 저산소증 이론12 등 여러 이론과 비병리적 근시13를 가진 젊은 피험자의 임상 관찰을 바탕으로 해당 분야의 연구자들은 근시에서 이미지가 흐릿하다는 것을 깨닫기 시작했습니다. 맥락막 혈관의 망막 및 약해진 혈액 관류는 비병리학적 근시의 발생에 결정적입니다14,15. 그러나 망막의 흐릿한 이미지에 반응하여 맥락막 혈액 관류를 감소시키는 신호 축은 아직 알려져 있지 않습니다. 이 신호 축을 확인하기 위해 우리는 고처리량 단백질체학을 사용하여 기니피그 수정체 유발 근시(LIM) 및 형태 결핍 근시(FDM) 모델의 안구 후방 극 조직을 분석하고 가장 극적인 상향 조절이 있는 단백질 분자인 코클린을 식별했습니다. 그리고 통계적으로 가장 큰 의미가 있습니다. 코클린은 COCH 유전자에 의해 암호화된 분비성 세포외 기질(ECM) 단백질이며 550개의 아미노산을 함유하고 있습니다16. Bhattacharya와 동료들은 이 ECM 단백질이 만성 녹내장의 마우스 모델과 원발 개방각 녹내장 환자 모두의 섬유주(TM)에서 시간에 따른 상향 조절을 나타내어 연령 관련 코클린 침전물과 콜라겐 감소를 초래한다고 보고했습니다. TM18. 이 보고서는 안구 질환에서 코클린의 병원성 가능성을 나타냅니다. 또한, 우리의 면역조직화학적 결과는 망막 광수용체에서의 위치와 망막색소상피(RPE)와의 근접성을 밝혀냈습니다. 따라서 우리는 코클린이 광수용체에 의해 감지된 흐릿한 이미지에 반응하여 망막 분자 단서 역할을 하고 근생성 정보를 RPE에 전달할 수 있다고 추측합니다.

0.05, Fig. 1a). At 2 w, 4 w, and 6 w following FDM induction, the right eye refraction in the FDM group was decreased 110.17%, 170.62%, and 211.14%, respectively, compared to that before induction, showing a trend of time-dependent reduction (Fig. 1a). Furthermore, the right eye refraction in the FDM group was significantly decreased in comparison to that of normal controls at each time point (all P < 0.01, NOR vs FDM, at 2, 4, 6 w, Fig. 1a). On the other hand, the changes in axial length (AL) paralleled those in refraction in this myopia model, demonstrating a time-dependent AL elongation (all P < 0.001, for FDM group, 0 w vs 2 w, 0 w vs 4 w, 0 w vs 6 w, Fig. 1c) and a greater AL in myopic animals than normal animals (all P < 0.001, NOR vs FDM, at 2, 4, 6 w, Fig. 1c). In contrast, the corneal curvature of the right eye did not change significantly at any time point following FDM induction (all P > 0.05, NOR vs FDM, at 2, 4, 6 w, Fig. 1e)./p> 1) was set as the only criterion for differentially expressed genes (DEGs). Compared to the normal controls, 114 and 147 DEGs were identified in the FDM and LIM groups, respectively, whereas 112 DEGs were found when the 2 myopic groups were compared with each other (Fig. 2a). Thereafter, both fold change and statistical significance (log2 |fold change|> 1 and P < 0.05) were set as the criteria, and the expression patterns of the top 25 DEGs were displayed by a heatmap of hierarchical clustering analysis (Fig. 2b). Moreover, volcano plots showed 38 DEGs between the LIM and normal groups, among which 24 were upregulated and 14 were downregulated (Fig. 2c); 26 DEGs between the FDM and normal groups, of which 23 were upregulated and 3 were downregulated (Fig. 2d); and 38 DEGs between the LIM and FDM groups, of which 16 were upregulated and 22 were downregulated (Fig. 2e). It is worth mentioning that the Coch gene, encoding the cochlin protein, ranked 1st among the top 10 DEGs between the FDM and normal groups, with its protein abundance in FDM being 3.78-fold greater than that in normal controls (Supplementary Table 1). In addition, cochlin protein expression was also upregulated in the LIM model compared with normal controls (Fig. 2c), and its trend of expression paralleled the myopia severity among the experimental groups (Figs. 1a, b and 2c, d). Therefore, cochlin was selected as the potential molecular cue in the retina for expression validation./p> 0.05, Normal vs SFRP-1 + WAY, Normal vs SFRP-1 + Wnt3a, Fig. 5d, e) but not by DMSO and PBS (both P < 0.05, normal vs SFRP-1 + DMSO, normal vs SFRP-1 + PBS; SFRP-1 + WAY vs SFRP-1 + DMSO; P < 0.001, SFRP-1 + Wnt3a vs SFRP-1 + PBS, Fig. 5d, e). The CM of cochlin-treated ARPE-19 cells had comparable effects on RF-6A cells (Supplementary Fig. 3d, e)./p>

0.05, FDM vs shRNA, FDM vs WAY 316606 for 1 w, Fig. 6b). At 6 w following the induction, compared to the normal controls, the AL in the FDM group extended 102.71% (P < 0.001, FDM vs NOR for 6 w, Fig. 6b), which was precluded by intravitreal administration of either the shRNA or WAY 316606 (P < 0.05, FDM vs shRNA, FDM vs WAY 316606 for 6 w, Fig. 6b). When the bilateral AL differences were used for analysis, the trends and statistical significance among the experimental groups were comparable to those using the data of the right eyes (Fig. 6d)./p> 0.05, FDM vs Scr at 1 w and 6 w, FDM vs DMSO at 1 w and 6 w; P < 0.01, shRNA vs Scr at 1 w; all P < 0.001, shRNA vs Scr at 6 w, WAY vs DMSO at 1 w and 6 w; Fig. 6g, h)./p> 0.05, Fig. 7h, l)./p>

1./p>